1.一种考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,包括:在X和Y方向生成m×n个格子节点,并赋予各个格子节点指定的标签,以表征可溶物、不溶物、孔洞和水;模拟水在裂隙中的流动以及溶质的扩散;指定水的流向,设置计算参数,并展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析;在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,通过分析固体颗粒的前、后、左、右四个方向是否存在液体,确定固体颗粒是否出现剥落、迁徙:若当前固体颗粒不处于进、出口位置且四个方向上均存在液体,则确定当前固体颗粒已剥落,且随地下水的流动迁徙出裂缝;若当前固体颗粒不处于进、出口位置且四个方向上至少有一个方向不存在液体,则确定当前固体颗粒不出现迁徙;若当前固体颗粒处于进、出口位置且三个方向上均存在液体,则确定当前固体颗粒已剥落;在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,通过如下公式计算固体颗粒迎水方向边界点承受的压力:式中:f i 为固体颗粒迎水侧的第i节点承受的水流冲击力;ρ为水的密度;v为固体颗粒迎侧第i节点临近流体的流体速度;叠加迎水侧各点所承受的冲击力,得到固体颗粒所承受的总作用力;基于牛顿第二定律得到固体颗粒在裂隙中的移动速率。
2.如权利要求1所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,通过如下方法在X和Y方向生成m×n个格子点:确定物质生长方向的数量并进行编号,设置模型长、宽方向上的格子数分别为m、n,将模型划分为裂隙区和固相区,设置固相区长和宽方向的格子数、生长概率pg及可溶物百分比psol;在固相区生成与格子节点数量对应的随机数,将不超过生长概率pg的随机数所在格子节点作为初始可溶固体节点;以初始可溶固体节点为中心,生成8个随机数分别对应8个不同的生长方向,若随机数大于设定数值则确定对应方向出现生长,否则不生长,以此循环,直至可溶固体节点的数量达到设定值。
3.如权利要求1所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,如果孔洞前、后、左、右四个方向中的任一方向存在液体,则确定孔洞被溶液填充。
4.如权利要求1所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,根据可移动固体尺寸l s 和渗流通道宽度确定可移动固体是否能通过渗流通道,所述可移动固体尺寸l s 的计算公式为:式中:x和y分别为可移动固体在X和Y方向的最大尺寸。
5.如权利要求1所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,Ca 2+ 及OH - 的扩散服从稳态扩散,计算公式如下:式中:J为扩散通量;D diffuse 为扩散系数;C为溶质浓度; 为沿x轴方向的浓度梯度,负号用于保证扩散方向与浓度降低方向一致。
6.如权利要求5所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,基于Ca(OH) 2 溶解速率函数来表征Ca 2+ 和OH - 的溶解,所述Ca(OH) 2 溶解速率函数的表达形式为:式中:v dissolve 为溶解速率函数;k dissolve 为溶解速率;K eq 为化学平衡常数;C(Ca 2+ )为溶液中的Ca 2+ 浓度;C(OH - )为溶液中的OH - 浓度。
7.如权利要求6所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,格子节点的体积随着Ca(OH) 2 溶解逐渐减小,格子节点的体积演化计算公式为:式中:V w 为固-液界面处物质浓度所对应的无量纲体积;A 0 为反应表面面积;M为Ca(OH) 2 的摩尔体积;t为时间。
8.如权利要求6所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,在展开岩石及混凝土裂隙扩展过程分析的过程中,当裂隙溶液中的Ca 2+ 和OH - 全部来自于Ca(OH) 2 的溶解,且在固液交界处的溶解速率和扩散速率相同,Ca(OH) 2 的溶解过程表示为:式中:C w 为固-液界面处Ca 2+ 和OH - 的离子浓度积,C w =C(Ca 2+ )·C(OH - ) 2 ;n为由固相指向液相的法线方向;α为反应阶数。
9.如权利要求8所述的考虑渗流溶蚀的岩石及混凝土裂隙扩展过程分析方法,其特征在于,Ca(OH) 2 在混凝土裂缝中的传输由对流和扩散控制,计算公式如下:式中:C为溶质浓度;D diffuse 为溶质扩散系数;u为速度矢量; 为梯度算子。